RS52157B - Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva - Google Patents

Abstract

Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva, naznačen time, što se sastoji od sledećih koraka:- sušenja, u peći za sušenje, upotrebljene elektrode EVB-50 prečnika 2,5 mm u trajanju od dva sata na temperaturi od 360° C- zadržavanja elektrode u peći i održavanja na temperaturi od 150° C do početka zavarivanja- predgrevanja oštećenih delova lista gibnja na temperaturu od 200 do 250°C- zavarivanja oštećenih delova lista gibnja na temperaturi predgrevanja od 200 do 250°C- postepenog hlađenja zavarenog spoja do radioničke temperaturePrijava sadrži još 4 zavisna patentna zahteva.

Description

OBLAST TEHNIKE NA KOJU SE PRONALAZAK ODNOSI

Pronalazak pripada oblasti železničkog mašinstva, odnosno oblasti eksploatacije železničkih teretnih vagona, ali se jednako može odnositi i na tramvaje i druga vozila sa gibnjevima. Moguće je pronalazak svrstati i u oblast transportnih sredstava uopšte, a naročito u grupu vešanja točkova i amortizera, kao i u oblasti amortizacije.

Prema Međunarodnoj klasifikaciji patenata (IPC) pronalazak je moguće označiti klasifikacionim simbolomB23K,koji se odnosi na lemljenje; zavarivanje; oblaganje ili nanošenje prevlake lemljenjem ili zavarivanjem; sečenje uz lokalno zagrevanje, na pr. sečenje plamenom; obrada laserskim zrakom. Bliži simbol je svakakoB23K9/00,koji se odnosi na zavarivanje ili sečenje električnim lukom ili još boljeB23K9/14,koji predviđa zavarivanje električnim lukom uz primenu obloženih elektroda.

Pošto je izvođenje postupka okarakterizovano i elektrodom kojom se izvodi to je pronalazak moguće klasifikovati u oblast gde su obrađene šipke za zavarivanje, elektrode, materijal ili sredstva za lemljenje, zavarivanje ili sečenje, koja nosi klasifikacioni simbol

B23K35/00.

TEHNIČKI PROBLEM

Pred pronalazak se postavlja zahtev kako izvesti zavarivanje lisnatog gibnja, da bi se postigle mehaničke karakteristike vara kao što su karakteristike osnovnog materijala (Č23.21), primenom elektrodeEVB-50prečnika 2,5 mm, koja je pripremljena pod psebno definisanim uslovima.

STANJE TEHNIKE

Zavarivanje kao način nerazdvojivog spajanja nije nepoznat. Zavarivanjem se spajanje materijala postiže sjedinjavanjem metalnih delova ili izvesnih veštačkih materijala pod dejstvom tolote, sa dodavanjem istog materijala ili iste vrste materijala. Karakterističan je neporozan spoj pojedinih delova na zavarenom mestui, po pravilu, ravnomernost materijala u varu kod međusobno istih materijala ili, u najmanju ruku, bar potpuni prelaz jednog materijala u drugi kod sličnih materijala.

Ne mogu se svaki put tačno razlikovati granice između zavarivanja i tvrdog lemljenja. U posebnim slučajevima mogu se i različiti materijali spojiti zavarivanjem.

Postupci obuhvataju zavarivanje pritiskom i zavarivanje stapanjem. Pri zavarivanju pritiskom, radni predmeti zagrejani na mestu spoja do tečnog stanja sjedinjuju se mehaničkim pritiskom ili udarom, većinom bez ikakvog dodavanja materijala. Pri zavarivanju stapanjem dovede se u tečno stanje samo jedna ograničena oblast u kojoj se materijali bez ikakvog pritiska ili udara slivaju jedan u drugi, delom bez dodavanjem, delom sa dodavanjem materijala.

Poznate su razne metode zavarivanja, kao zavarivanje pritiskom, koje može biti kovačko zavarivanje, zavarivanje vodnim gasom i elektrootporno zavarivanje. Zavarivani vodnim gasom mogu se izvesti preklopno ili sučelice, a čvrstoća spoja mora iznositi najmanje 90% čvrstoće osnovnog materijala pri 50-70% njegovog istezanja. Elektrolučno zavarivanje može da se izvodi sučelice, tačkasto, linijski i termitski pod pritiskom. Stvaranje toplote za zavarivanje primenom aluminotermitske reakcije:Fe203+2Al=Al2+2Fe+188 kcal.

Zavarivanje stapanjem može biti gasno (autogeno) i srodni postupci, elektrolučno, elektrootporno, gasno električni postupak i termitsko zavarivanje stapanjem. Tako se razlikujue i zavarivanje u levo i u desno. Kod zavarivanja u levo plamenik se nalazi u desnoj ruci, materijal za dodavanje u levoj, a smer kretanja je u levo gledano sa strane zavarivača, pri čemu je plamen na joč nezavaren deo spoja i ovaj način se koristi za zavarivanje čeličnog lima do 3 mm debljine, za livene materijalei, po pravilu, za metale bez gvožđa. Ovim načinom moguće je i sečenje i autogeno povrčinsko kaljenje (plameno kaljenje). Elektrolučno zavarivanje je metalnim i ugljenim elektrodama. Elektrolučno zavarivanje metalnim elektrodama najčešće se primenjuje, a oblico spoja su: izdubljeni šavovi, šavovi na sučeljavanje (I, V, X, U šavovi), ugaoni šavovi, preklopni , čeoni šavovi. Kod sučeljavanja priprema šavova zavisi od debljine lima: do 5 mm debljine lima I šav, od 5-16 mm V šav, od 12-30 mm X šav i preko 30 mm U šav.

Poznato je, mada se danas gotovo ne primenjuje, kovačko zavarivanje, koje je pre stotinjak godina bio jedan od najvažnijih načina spajanja.

Godine 1885. prvi put je upotrebljeno Benardosovo elektrolučno varenje, a postupak se sastoji u tome da se dobije električni luk pomoću ugljene elektrode, pri čemu se dodatni materijal dodaje posebnom metalnom šipkom koja se rastopi u nastalom luku. Danas se ova metoda uglavnom još upotrebljava za varenje u vodoravnom položaju za liveno gvožđe, bakar i aluminijum.

Slavjanovje 1891. godine isključio Benardsovu ugljenu elektrodu i zamenio je metalnom, koja se za vreme rada sama topi i služi kao dodatni materijal. Raditi se može istosmernom i naizmeničnom strujom, a variti se može u svim položajima i kvalitet zavarenih mesta je bolji nego kod Benardsove metode.

Pri zavarivanju metalnim elektrodama, stalno pomeranje žice za zavarivanje odgovara njenom trošenju. Promena napona električnog luka služi za automatsko regulisanje njegove dužine. Za debele limove Ellira-postupak (Elektro-Linde-Rapid), gola žica za zavarivanje topi se velikom jačinom struje (naizmenična struja) pod pokrivačem od zgure.

Elin-Hafergutovpostupak (E.H.V.), poluautomatski postupak, pri čemu se jako omotane elektrode polažu u kanal spoja i pokrivaju bakarnom šinom snabdevenom žlebom za prijem elektroda.

Najlakše i najjeftinije je horizontalno varenje, dok je vertikalno varenje dva puta, a varenje iznad glave tri puta skuplje.

Prilikom zavarivanja dolazi do poznatih grešaka, kao što su primese gasa (pore), primese zgure kod primene omotanih elektroda usled zgurekoja predhodi stapanju osnovnog materijala ili njenog nepotpunog otklanjanja pri zavarivanju u više slojeva.

Za uspešno zavarivanje veoma bitna je dobra tehnička priprema ivica za zavarivanje, saglasno tehničkim normativima, standardima i iskustvima.

Čišćenje limova i pripremanje ivica za zavarivanje, kao i izrada kanala za provarivanje korena sučeonih spojeva (kod gasnog, elektrolučnog i specijalnih vrsta zavarivanja i oblikovanja žleba šava) može se vršiti gasnim razanjem ili obradom odgovarajućim uređajima ili alatom.

Zavarivanje se može bez naročite predostrožnosti vršiti ako je temperatura okoline viša od 0°C i ako nema vetra i kiše. U protivnom, ako se vrši napolju, treba preduzeti odgovarajuće mere za zaštitu od vetra i kiše. Kod temperature od 0° do 5° C treba obustaviti rad na zavarivanju.

Prema vrsti konstrukcije, tehničkim uslovima, osnovnim materijalom, njegovom debljinom i deformaciji koje komad trpi prilikom pripreme i usled zavarivanja, treba primeniti odgovarajuću vrstu i način toplotne obrade. Pod toplotnom obradom zavarenog spoja podrazumeva se korišćenje toplote u cilju: smanjenja brzine hlađenja, poboljšanje zavarljivosti, uklanjanja deformacija, uklanjanja sopstvenih napona i poboljšanje strukture zavarenog spoja i njgove okoline.

Posle zavarivanja i plastične obrade, na pojedinim delovima ili u celini vrši se termička obrada žarenjem, popuštanjem i normalizacionim žarenjem, radi otklanjanja unutrašnjih napona. Tako, pod žarenjem radi otklanjanja unutrašnjih napona podrazumeva se zagrevanje na temperaturi Aci(obično 560°C) i postepeno hlađenje, a pod popuštanjem radi smanjenja tvrdoće, posle zavarivanja, podrazumeva se zagrevanje izrađenih od čelika za poboljšanje, na temperaturi koja se nalazi između sobne temperature i tačke Acli držanja na toj temperaturi sa naknadnim odgovarajućim hlađenjem u mirnoj atmosferi.

Poznato rešenje iz ove oblasti je opisano uYUpatentu49195(P-294/97) koje se odnosi na Postupak i uređaj za zavarivanje bakra i aluminijuma trenjem . Postupak obuhvata izbor repromaterijala, mačinsku obradu na preddimenziju, zavarivanje trenjem i proveru kvaliteta vara na saamom uređaju za zavarivanje, termičku obradu na konačne dimenzije radnog predmeta, kontrolu mehanografskih, mehaničkih i termoelektričnih karakteristika. Odabranim ciklusom operacije zavarivanja i brzinom, pritiscima i vremenima trajanja pojedinih faza i koraka ciklusa postiže se kvalitetan var bez specijalnog tretmana povrčina koje se vare, a svaki zavareni deo proverava se na zatezanje u samoj operaciji zavarivanja.

Rešenje opisano u YU patentu broj48587(P-186/94) odnosi se na praškastu smešu za aluminotermičko zavarivanje železničkih šina. Jedna praškasta materija ima u svom sastavu određenu granulometrijsku mešavinu oksida gvožđa i aluminijum, kojoj se dodaje do punog sastava čelična sačma, feromangan i ferotitan u određenom procentu, dok se druga smeša sastoji od oksida gvožđa, aluminijuma, čelične sačme, feromangana i ferovanadijuma u određenom procentu. Prva smeša je pogodna za zavarivanje šina zatezne čvrstoće 700 N/mm<2>, a druga za zavarivanje šina zatezne čvrstoće 900 N/mm<2>.

U YU patentu broj48385(P-288/93) opisano je rešenje praškaste smeše za zavarivanje električnih kablova i čeličnih užadi. Ova materija za zavarivanje za metalne površine, bazira se na aluminotermitskoj reakciji praha aluminijuma i bakar oksida. Pogodnim kombinovanjem reagujućih komponenata i aditivaFe, Ni,iFeCr,dobija se rastopljeni bakar dovoljno visoke temperature da rastopi deo kabla ili čeličnog užeta i penetrira 0,5 - 1,5 mm u metal za koji se vari, pri čemu izostaju neželjena oštećenja lični kabla. Za razliku od ostalih smeša, ova smeša se uspešno koristi do -5°C, mada je najniža temperatura na kojoj je izvršeno kvalitetno zavarivanje u eksploatacionim uslovima bila -17°C.

Postupak opisan u YU patentu broj44000odnosi se na postupak spajanja čelične ploče sa paketom aluminijskih ploča eksplozijom, koji se izvodi pomoću praškastog eksploziva brzinom detonacije 2300 m/s i gustine 1 g/cm<3>.

Pronalazak opisan u dokumentu EP190716(A2)predstavlja metod i aparaturu zavarivanja metalnog materijala, naročito metod i aparaturu za formiranje zavarenog spoja.

Opravka metodom varenja ili materijala čelične šine koja se predgrava pre varenja opisana je u dokumentu označenom kaoEP 187828(Ai).

IZLAGANJE SUŠTINE PRONALASKA

Pronalazak se odnosi na eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva naročito železničkih vagona i ostalih vozila.

Za potrebe ŽT JP Termoelektrane „Nikola Tesla" Obrenovac obavljena su višegodišnja istraživanja čestih lomova lisnatih gibnjeva železničkih vagona. Nakon toga su izvršena jednogodišnja ispitivanja ponašanja lisnatih gibnjeva, repariranih po postupku prema pronalasku, u eksploataciji na vagonima, koji su eksploatisani 24 sata dnevno.

Zavarivanje se vrši u posebno konstruisanom uređaju u vertikalnom položaju (Q položaj), gde je ostvaren ,,X" var.

Zavarivanje lista gibnja osnovnog materijalaČ23.31se izvodi dodatnim materijalom - elektrodomEVB-50prečnika2,5mm, koja je predhodno sušena i održavana pre upotrebe, a postupak se izvodi pri određenoj temperaturi, predviđenim redosledom varenja, jačinom struje i sa određenim koeficijentom topljivosti elektrode. Nakon izvršenog zavarivanja hlađenje se odvija u izolaciji veoma polako. Na kraju se var izbrusi i gibanj se montira.

Osnovna ideja pronalaska bila je u tome da se dobije reparirani gibanj, čije će geometrijske i mehaničke karakteristike zadovoljiti uslove koji se postavljaju pred novi gibanj, što je i konstatovano laboratorijskim i eksploatacionim ispitivanjima, pošto nije došlo do loma gibnja na mestima zavarenog spoja. Tako je konačno i ostvarena osnovna ideja pronalaska, što je i bila pronalazačka zamisao.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Pronalazak je detaljno opisan na primeru izvođenja prikazanom na nacrtu u kome:

Slika 1 prestavlja redosled nanošenja varova na ,,X" žlebu pripremjenom prema standardu JUS C.T3.030 sa tupim korenom i uglom otvora žleba od 60°, gde razmak u korenu žleba iznosi 20 -30 % od od debljine (10 mm) lista gibnja, sa odgovarajućim zatupljenjem korena i širinom otvora žleba

DETALJAN OPIS PRONALASKA

Ceo postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva sastoji se od sledećih faza: rasturanja gibnja, pripreme oštećenih delova listova gibnja, pripreme elektrode za zavarivanje, predgrevanja i zavarivanja polomljenih delova lista gibnja, hlađenja zavarenog lista gibnja sa obradom vara i ispitivanja karakteristika vara i repariranog lista gibnja, slaganja ispitanih listova gibnja u gibanjski opasač i ugradnje pod vagon, koje se i odvijaju navedenim redom. Svaka faza u postupku se odvija u koracim, koji će u nastavku biti opisani po redosledu odvijanja.

Rasturanje gibnja se sastoji od zagrevanja opasača gibnja i odvajanja oštećenih delova listova gibnja.

Opasač gibnja se zagreva na temperaturu od 300°C, pri čemu se mora voditi računa da listovi ne budu zagrejani preko toplote plave krtosti, t.j. preko 300°C, pa se tako listovi gibnja oslobođeni opasača rasturaju i odvajaju oštećeni.

Priprema oštećenih delova listova gibnja, u pogledu geometrijskih karakteristika, se sastoji od formiranja žleba, čišćenja površina zavarivanja oštećenih delova lista, postavljanja i fiksiranja u uređaju za zavarivanje.

Oštećeni delovi lista gibnja se pripremaju u pogledu geometrijskih karakterisika tako što se priprema ,,X" žleba izvodi prema standardu JUS C.T3.030 sa tupim korenom i uglom otvora žleba od 60°, gde razmak u korenu žleba iznosi 20 -30 % od od debljine (10 mm) lista gibnja, sa odgovarajućim zatupljenjem korena i širinom otvora žleba.

Pre početka zavarivanja površine zavarivanja moraju biti metalno čiste (slobodne od vode, ulja, masti, boja, rđe, oksidne pokorice i t.d.), pa se dva dela polomljenog lista postavljaju i fiksiraju u odgovarajućem međusobnom položaju u uređaju za zavarivanje, posebno konstruisanom za izvođenje ovog postupka.

Osnovni materijal polomljenog lista gibnja je Č23.31 prema standardu JUS CBO 551/60.

Kao dodatni materijal za zavarivanje upotrebljena je elektrodaEVB-50prečnika2,5mm, čija priprema se sastoji od sušenja i održavanja u peći za sušenje, sve na određenim temperaturama.

Elektroda se pre upotrebe suši u peći za sušenje 2 (dva) sata na temperaturi od 360° C, a zatim se zadržava u peći, gde se održava na temperaturi od 150°Cdo početka zavarivanja.

Zavarivanje se izvodi pri temperaturi predgrevanja od200do 250° C, elektrodomEVB-50prečnika2,5mm, pri čemu širina vara (gusenice) ne srne biti veća od 3(tri)prečnika elektrode (t.j. 7,5 mm), a zavarivanje se izvodi u vertikalnom pložaju (Q položaj).

Zavarivanje se izvodi tako što se redom nanose osnovni koreni var (1'), pa međuvarovi (2' i 3'), onda osnovni koreni var (4'), potom međuvarovi (5' i 6') i konačno završni (pokrivni) varovi (7', 8',9', 10', 11'i 12').

Zavarivanje se izvodi strujom jačine od 105 do110A i koeficijentom topljivosti elektrode 8 do10 g/Ah.

Nakon zavarivanja zavareni spoj se umota u izolaciju i postepeno hladi do radioničke temperature. Nadvišenja završnih varova (7', 8' i 9'), sa jedne strane i (10',11'i 12'), sa druge strane ohlađenog lista gibnja, izbruse se tako da se obrađene površine varova (7', 8', 9', 10',11'i 12') dovedu na nivo osnovnog materijala, čija je debljine 10 mm i time je završena reparacija.

Po izvršenoj reparaciji izvršeno je radiografsko ispitivanje šava prema standardu JUS C.T3.040 i ispitivanje savijanjem sa lica šava prema JUS C.T3.055.

Utvrđivanje geometrijskih karakteristika, statičke krutosti i procena veka trajanja (ispitivanje na pulzatoru) izvršeno je po propisanom programu.

Tako ispitani listovi gibnja slažu se u gibanjski opasač, pa se konačno i ugrađuju pod vagon.

Komparativna ispitivanja su vršena na nezavarenom i zavarenom gibnju repariranom u Fabrici „Heroj Srba" u Smederevu i zavarenom gibnju u „Gibnjari" Kraljevo.

Svi listovi su bili u propisanim granicama geometrijske tačnosti izrade.

Snimljene statičke karakteristike gibnjeva pokazale su da svi gibnjevi imaju projektovanu statičke karakteristike.

Gibnjevi su ispitivani i sa ciklusima opterećenja.

Program ispitivanja izveden je saglasno normama UlC-a (ORE-a) i odnosi se na standardno rešenje gibnja za železnička vozila sa rasponom strele 1200 mm, a primenjen je u komparativnom ispitivanju gibnja Fbd vagona čiji je raspon strele 1100 mm.

Na osnovu praćenja u eksploataciji u periodu od jedne godine utvrđeno je da kvalitet zavarenog lista gibnja ne odstupa od kvaliteta nezavarenog lista gibnja, odnosno da list gibnja u području zavarenog spoja nije podložan lomu.

Iz svega se zaključuje da se u vagone tipa Fbd, koji prevoze ugalj za potrebe Termoelektrane „Nikola Tesla" Obrenovac, mogu ugrađivati reparirani gibnjevi kojima je glavni list zavaren po eksperimentalnom postupku prema pronalasku.

Claims (5)

1. Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva,naznačen time,što se sastoji od sledećih koraka: - sušenja, u peći za sušenje, upotrebljene elektrode EVB-50 prečnika 2,5 mm u trajanju od dva sata na temperaturi od 360° C - zadržavanja elektrode u peći i održavanja na temperaturi od 150° C do početka zavarivanja - predgrevanja oštećenih delova lista gibnja na temperaturu od 200 do 250° C - zavarivanja oštećenih delova lista gibnja na temperaturi predgrevanja od 200 do 250° C - postepenog hlađenja zavarenog spoja do radioničke temperature

2. Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva prema zahtevu 1,naznačen time,što je širina vara (gusenice) (1', 2', 3', 4', 5', 6', 7', 8', 9', 10', 11' i 12') najviše 3(tri)prečnika elektrode (7,5 mm).

3. Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva prema zahtevu 1 i 2,naznačen time,što se zavarivanje izvodi u vertikalnom položaju.

4. Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva prema zahtevu 1, 2 i 3,naznačen time,što se redom nanose osnovni koreni var (1'), pa međuvarovi (2' i 3'), onda osnovni koreni var (4'), potom međuvarovi (5 ' i 6') i konačno završni (pokrivni) varovi (7', 8', 9', 10', 11' i 12').

5. Eksperimentalni postupak za zavarivanje lisnatih gibnjeva prema zahtevu 1, 2, 3 i 4,naznačen time,što je jačina struje zavarivanja od105do110A i koeficijent topljivosti elektrode od 8 do10 g/Ah.